深色有隔内生真菌对水稻铅耐受性及转运的影响

发布时间：2020-07-16 14:05

【摘要】：农田生态系统重金属污染日趋严重,危及我国粮食安全和国民健康。植物-微生物联合修复技术因具有投资小、环境友好等优越性已成为当下研究的热点。本论文以广泛种植的农作物水稻(Oryza sativa L.)为试验材料,在盆栽条件下研究了不同Pb~(2+)质量浓度(0、250、500 mg/Kg基质)胁迫下分别接种2种深色有隔内生真菌(Dark septate endophytes,DSE)(Phialocephala fortinii和Phaeosphaeria fuckelii)对水稻生长的影响,并通过比较Pb~(2+)胁迫下接种这2种DSE后水稻生理生化特性(光合作用、细胞膜脂氧化、根系活力、抗氧化酶系统和抗氧化物质)以及根际土pH、Pb~(2+)吸收和转运的变化,分析DSE对水稻铅耐受性和水稻籽粒中铅含量的影响及潜在机制,为DSE在降低水稻籽粒铅含量中的应用以及重金属铅污染农田生态系统修复中的应用提供理论依据。主要研究结果如下:1.通过重金属铅抗性筛选和水稻根系侵染试验,从实验室保存的9种DSE中筛选出2种(P.fortinii和P.fuckelii)铅耐受性较强的菌株,且这2种DSE真菌均能与水稻形成良好的共生关系,因此被用作下一步试验的材料。2.与不接菌的对照相比,Pb~(2+)胁迫下接种P.fortinii和P.fuckelii均能提高水稻的生物量,尤其能促进水稻的分蘖和根系的生长,而高浓度Pb~(2+)胁迫下(500 mg/Kg)接菌对水稻的促生作用更为显著。表明接种DSE能缓解铅毒害对水稻生长的抑制,从而维持其正常生长。2种DSE相比较而言,Pb~(2+)胁迫下,P.fortinii对水稻根系的侵染率较高,对植株生长的促进作用也较为突出。3.Pb~(2+)胁迫下,不接菌水稻的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)降低,而叶片胞间CO_2浓度(Ci)升高。接种DSE缓解了Pb~(2+)胁迫对水稻光合作用的抑制,其中对水稻Pn的提高作用最为显著,接种P.fortini和P.fuckelii后Pn分别提高了32.1%-86.8%和24.5-54.9%;而只在较高Pb~(2+)浓度(500 mg/Kg)下接菌才对水稻的Tr和Gs有显著提高。此外,接种P.fortini使水稻叶片Ci降低了19.5-40%。Pb~(2+)胁迫使水稻叶片细胞的膜脂受到损伤,导致丙二醛(MDA)含量激增,电解质外漏,而接种DSE可降低水稻叶片细胞中MDA含量和电解质透出率,从而减轻Pb~(2+)毒害造成的细胞膜脂损伤。4.Pb~(2+)胁迫下,接种P.fortinii使水稻叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)活性提高了27.8%-185%,过氧化物酶(POD)活性提高了39%-64%;而P.fortinii和P.fuckelii接种水稻植株叶片中的过氧化氢酶(CAT)活性分别是对照的1.4-2.9倍和1.6-2.3倍,脯氨酸含量分别是对照的1.4-1.7倍和1.3-1.5倍。与对照相比,接种DSE也显著增强了水稻的根系活力,这可能也是DSE提高水稻铅耐受性的重要原因之一。5.无论接菌与否,重金属Pb~(2+)胁迫下水稻各个组织器官中Pb~(2+)富集量的大小依次是:根叶片籽粒。接种DSE后水稻根系中的Pb~(2+)含量显著提高,而叶片和籽实中的Pb~(2+)含量与对照相比则较低,表明接种DSE可通过影响重金属Pb~(2+)在水稻体内的转运和分布而降低地上部分尤其是水稻籽粒中的Pb~(2+)含量,从而缓解Pb~(2+)的毒害作用。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X503.231;S511
【图文】：

路线图,研究技术,路线图

研究技术路线图

菌丝,真菌,直径,浓度

图 2-1 2 种 DSE 真菌在不同 Pb2+浓度 PDA 平板上的菌丝直径（24℃，21 d） Mycelium diameter of two DSE isolates on PDA plates with different Pb2+conc2+浓度 0～1800 mg/L 范围内，2 种 DSE 真菌的菌丝直径均随着 Pb，在 Pb2+浓度 1800 mg/L 时达到最大值（p<0.05）（图 2-1）；其中范围为 1.71～3.47 μm，P. fuckelii 的菌丝直径范围为 3.03～4.56 μm言，在各个 Pb2+浓度下，P. fuckelii 的菌丝直径均不同程度的高于 2+的对照相比，2 种 DSE 真菌在高 Pb2+浓度（1800 mg/L）胁迫下～1.53 μm。结果表明，重金属的毒害作用不同程度的增加了 2 种别是在高浓度 Pb2+胁迫下，而 P. fortinii 菌丝直径增加的幅度相对较胁迫对 2 种耐受性 DSE 真菌菌落形态特征的影响培养时，菌株 P. fortinii 的生长速度要快于 P. fuckelii，在不同 Pb2+，我们发现这 2 种耐受性 DSE 菌株表现出如下生长特征，如图 2- P. fortinii：不加 Pb2+时，菌落呈浅灰绿色，蓬松多孔，绒毛状，边缘浓度的增加，菌落颜色先变为浅棕色后变为棕灰色，菌落边缘由圆，菌丝直径逐渐变粗（1.71～3.47 μm），横隔明显，未见产孢结构

菌落形态,菌落形态,真菌,浓度

图 2-2 2 种 DSE 真菌在不同 Pb2+浓度 PDA 平板上的菌落形态（24℃，21d）Fig. 2-2 Colonies morphology of two DSE on PDA plates with different Pb2+concentrations2.5.4 Pb2+胁迫对 2 种耐受性 DSE 菌株菌丝干重的影响表 2-3 Pb2+对 2 种 DSE 菌株菌丝干重的影响Table 2-3 Influence of Pb2+on the biomasses of two DSE isolates (/g)Pb(NO3)2浓度（mg/L） P. fortinii P. fuckelii0 0.136±0.015Ab 0.126±0.019Bb300 0.138±0.016Bb 0.158±0.012Aa600 0.185±0.009Aa 0.156±0.008Ba900 0.125±0.008Ac 0.094±0.014Bc1200 0.123±0.017Ac 0.067±0.017Cd1500 0.070±0.014Ad 0.047±0.004Be1800 0.045±0.007Ae 0.026±0.006Cf注：不同小写字母表示同一种菌在不同铅浓度处理下差异显著（p<0.05），不同大写字母表示相

【参考文献】